專利名稱：便攜式管道泄漏檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管道檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式管道泄漏檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
我國油氣管道安裝的實時泄漏檢測裝置主要依賴f管路兩端采集到的瞬變信號而設(shè)計 的，其中瞬變信號包括瞬時壓力變化、瞬時流量變化等，其中最重要的是瞬時壓力變化信號。 如中國發(fā)明專利申請第96121000.1、 99107241.3號及中國實用新型專利申請第02235420.4號 等。這些檢測方法主要是基于管道內(nèi)流體的壓力、流量變化或負壓波來判斷是否存在泄漏事 故，雖然這些方法對于管道內(nèi)流體的壓力、流量的大規(guī)模突發(fā)性變化比較敏感，可以有效地 檢測出人為或正常的泄漏事故，但是，由于有些管道在安裝泄漏檢測裝置就有可能之前已經(jīng) 遭到了意外的破壞，或者在隱蔽處輸油管道中產(chǎn)生支路，這些支路大部分時間是常開的，因 此不會使輸油管道中的流量和壓力產(chǎn)生較大的波動，這樣即使在該管道上安裝了常規(guī)的泄漏 檢測裝置也無法檢測到泄漏點，此外，在輸油管路采用緩慢放油的過程，或其支管相對輸油 管道很細，常規(guī)的泄漏檢測裝置也無法檢測到該類泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的提供了一種便攜式管道泄漏檢測方法及裝置， 通過獨立地完成子站的作用，獨立地采集數(shù)據(jù)并完成對數(shù)據(jù)的分析和處理，實吋監(jiān)測管道的 泄漏，通過無線通訊使其與相鄰子站之間，與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)進行傳送，逐漸縮短檢測線 路，加強對信號的檢測力度，以達到靈敏檢測管路泄漏的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置包括采集模塊、信號調(diào)理板、A/D模塊、ARM處理器、
FLASH模塊、鍵盤顯示設(shè)備和CDMA模塊，其中采集模塊包括壓力變送器和振動傳感器。
該裝置中壓力變送器的輸出端和振動傳感器的輸出端同時連接信號調(diào)理板的輸入端；信
號調(diào)理板的輸出端連接到A/D模塊；A/D模塊連接A脂處理器；FLASH模塊、鍵盤顯示設(shè)備的
輸出端和CDMA模塊的輸出端分別連接ARM處理器。
一種便攜式管道泄漏檢測裝置的檢測方法，步驟如下
步驟l、從壓力變送器采集瞬變壓力信號，壓力信號為1 5V電壓信號；
步驟2、對檢測到的信號進行濾波，首先利用阻容濾波把大于lKHz的高頻信號濾掉，然
后利用非抽樣小波濾波方法對數(shù)據(jù)進行濾波，還原信號的內(nèi)部動態(tài)；
步驟3、把濾波信號以時間段分組，利用混沌理論的相空間重構(gòu)技術(shù)實時確定嵌入維和嵌入延遲；歩驟4、根據(jù)管路兩端傳遞過來管路工況建立數(shù)據(jù)庫；步驟5、利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對這時間段數(shù)據(jù)進行實時故障診斷；與步驟4中所建立的數(shù)據(jù) 庫進行比較，如這時間段數(shù)據(jù)不在所建立的數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)，則為異常；步驟6、判斷診斷結(jié)果，如果診斷結(jié)果有異常則報警，沒有出現(xiàn)異常則采用先進先出的 方式實時更新時間段數(shù)據(jù)組；步驟7、此種檢測為循環(huán)檢測，不斷重復步驟3 —步驟6。本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置的測試過程如下 .1、 如果輸油管道中有緩慢泄漏或者長流水泄漏，因為壓力變化固定而無法定位泄露點時， 可以在輸油管道中加裝便攜式管道泄漏檢測裝置，進行逐段檢測，逐步縮短檢測距離，直到 最終尋找到泄漏點，在進行逐段檢測過程中，如果被選定的管路沒有高差小于50米，可以直 接在被選定管路中間位置加裝一臺便攜式管道泄漏檢測裝置，采用便攜式管道泄漏檢測裝置 的檢測方法，可以確定微小泄漏點的位置，如果被選定管路有卨-差，在高差較低端先加裝一 臺便攜式管道泄漏檢測裝置，首先判斷泄露是否出現(xiàn)在這段有高差的管路線路上；2、 如果存在微小泄露的管線上，存在M型管道，因為M型管道上有高點的存在，致使 壓力信號無法遠傳，被檢測的信號每過一個高點，都會發(fā)生衰減，可以將便攜式管道泄漏檢 測裝置可安裝在兩個M型管道的高點處，多M型可以安裝在多個高點處，加強對信號的檢 測力度； .3、 對于管路上從沒有加裝固定泄漏檢測裝置，只是臨時檢測管道當中是否存在泄漏現(xiàn)象， 可以直接在管路兩端安裝便攜式管道泄漏檢測裝置，并且在兩個便攜式管道泄漏檢測裝置當 中再加裝一臺便攜式管道泄漏檢測裝置，通過移動中間的便攜式管道泄漏檢測裝置進行管道 當中的泄漏檢測，將檢測結(jié)果通過無線微波通訊傳送到服務(wù)器。本發(fā)明的優(yōu)點可以獨立地完成子站的作用，獨立地采集數(shù)據(jù)并完成對數(shù)據(jù)的分析和處 理，實時監(jiān)測管道是否有泄漏發(fā)生，通過無線通訊技術(shù)與相鄰子站之間，與服務(wù)器之間的數(shù) 據(jù)進行傳送，通過逐漸縮短檢測線路確定微小泄漏源位置；兩個采集站之間安裝管道泄漏檢 測裝置加強對信號的檢測力度，靈敏檢測微小泄漏和緩變泄漏。


圖1為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置的結(jié)構(gòu)'框圖；圖2為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置的信號調(diào)理板電原理圖；圖3為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置的FLASH模塊和A脂處理器的電原理圖；圖4為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置的CDMA模塊電原理圖；圖5為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置檢測方法流程圖。 圖6為本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置測試結(jié)構(gòu)圖。圖中1采集模塊，2信號調(diào)理板，3 A/D模塊，4 ARM處理器，5 FLASH模塊，6鍵 盤顯示設(shè)備，7CDMA模塊，8輸油管道，9便攜式管道泄漏檢測裝置，IO服務(wù)器，11無線 微波通訊。
具體實施方式
本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測方法及裝置結(jié)合實'施例加以說明。一種便攜式管道泄漏檢測裝置包括采集模塊(1)、信號調(diào)理板(2) 、 A/D模塊(3)、 ARM處理器(4) 、 FLASH模塊(5)、鍵盤顯示設(shè)備(6)和CDMA模塊(7)，其中采集 模塊(1)包括壓力變送器和振動傳感器，ARM處理器(1)選擇S3C2440型號。該裝置的連接如圖1所示，壓力變送器的輸出端和振動傳感器的輸出端同時連接信號調(diào) 理板(2)的輸入端DIN1、 DIN2、 DIN3、 DIN4、 DIN5、 DIN6、 DIN7，利用壓力變送器和振動 傳感器在現(xiàn)場采集信號；如圖2所示，信號調(diào)理板(2)的輸出端AINO、 AIN1、 AIN2、 AIN3、 AIN4、 AIN5、 AIN6、 AIN7連接A/D模塊(3)的輸入端，其中A\D轉(zhuǎn)換器為ARM處理器(4) S3C2440自帶的，如圖3所示，即連接到ARM處理器(4) S3C2440的AINO、 AIN1、 AIN2、 AIN3、 AIN4、 AIN5、 AIN6、 AIN7接口，經(jīng)過信號調(diào)理板(2》進行濾波處理后，并將濾波后的信號 調(diào)整為能夠被A/D模塊(3)接受的范圍；由A/D模塊(3)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將該數(shù)字信號 發(fā)送到ARM處理器(4),利用ARM處理器(4)對數(shù)據(jù)進行處理，判斷所測管道是否發(fā)生泄 漏，確定泄漏地點；鍵盤顯示設(shè)備(6)連接ARM處理器(4),如圖4所示，CDMA模塊(7) 的接口 RSTXDO、 RSRXDO、 RSRTSO、 RSCTSO分別連接到ARM處理器(4)的RSTXDO、 RSRXDO、 RSRTSO、 RSCTSO接口，通過串口將圖文信息在裝置外設(shè)的鍵盤顯示設(shè)備(6)上直接顯示； 同時通過CDMA模塊(7)將報警信息發(fā)送給指定工作人員手機上，如圖3所示，F(xiàn)LASH模塊 的LnWBEO、 LnWBEl、 LnWBE2、 LnWBE3、 LSCKE、 LSCKO、 LSCK1接口連接ARM處理器(4) S3C2440 的LnWBEO、 LnWBEl、 LnWBE2、 LnWBE3、 LSCKE、 LSCKO、 LSCK1接口。 ，本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置的檢測方法，.是一種能檢測微小泄露的檢測方法， 此種泄露檢測方法，將微弱信號從有效雜波干擾中檢測出來，，檢測方法步驟如下如圖5所 示，步驟l、首先利用壓力變送器在現(xiàn)場采集壓力信號，壓力信號為1 5V電壓信號；步驟2、利用阻容濾波把大于lKHz的高頻信號濾掉，進行信號的粗過濾，去除干擾和采樣噪聲，利用公式Z = 1"C其中z_截止頻率值；R_一電阻阻值；C——濾波電容值，通過上面的公式可以計算出如果截止頻率設(shè)置為lKHz求得電阻R=2Q，電容。=()'47^^，將濾波后的壓力信號在利用非抽樣小波濾波進行精過濾，進一步還原被檢測信 號，濾波前后的采樣信號仍有干擾，經(jīng)過二級濾波處理后顯著減少諧波干擾；步驟3、把每IO分鐘的濾波信號分為一組，此為一組輸油管道壓力時間序列，.證明輸油 管道壓力時間序列具有混沌動態(tài)特性，可以得到輸油管道壓力時間序列是一個非線性的物 理過程；輸油管道壓力時間序列關(guān)聯(lián)維具有分形特性且與壓力值、溫度等參數(shù)無關(guān)，是不依 賴于環(huán)境的常量；輸油管道壓力時間序列的嵌入維為5維；步驟4、建立的泄漏檢測系統(tǒng)是混沌的，通過短期的時間預測來預測系統(tǒng)的正常趨勢， 對微弱的泄漏信號進行判斷，達到診斷泄漏故障的目的，根據(jù)管路兩端傳遞過來管路工況所 建立的數(shù)據(jù)庫；步驟5、 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線故障診斷的設(shè)計，與步驟4中所建立的數(shù)據(jù)庫進行比較，如 這時間段數(shù)據(jù)不在所建立的數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)，則為異常；P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線故障診斷的設(shè)計分 為如下幾個步驟完成1) .求出嵌入延遲T和最佳嵌入維d，利用歷史時間序列V重構(gòu)相空間《=(X,，X,+" ■， +( J—"J式中 1'2，…M、 —W —1)7，、代表歷史被測壓力信號，x,"代表其他某個時刻的被測信號，A^代表最佳嵌入維，N代表歷史數(shù)據(jù)的個數(shù)，M"個d維矢量在d維相空間 描述出的軌跡把混沌吸引子完全展開，在拓撲等價的意義下恢復原來系統(tǒng)的動力學行為；2) .由于無法利用統(tǒng)一的模型來對壓力時間序列建模，而實時判斷故障診斷需要準確預測輸出值，所以可以局部的對壓力時間序列利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，祌經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是非線性映射關(guān)系,而非線性是混沌存在的基本要素，是非線性系統(tǒng)逼近和建模的有效工具，借助 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以建立混沌系統(tǒng)局部的短期預測模型實現(xiàn)在線學習和預測；3) .實時數(shù)據(jù)A聯(lián)合歷史數(shù)據(jù)組成輸入向量，作為當前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，則可以得到預 測的下一步輸出^w;4) .包括實時數(shù)據(jù)《在內(nèi)共k個向量《，I'-i，…I""實時訓練BP網(wǎng)絡(luò)，得到的權(quán)值用 來實時更新下一步預測的BP網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值；5) .x'和其預測值；'的預測誤差值err作為故障判斷的依據(jù)，如果err>RT，則說明當前數(shù) 據(jù)有超出規(guī)定數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)判斷，RT為預先設(shè)定或者通過自動識別得到的閾值；其中，第l)、 2)步利用歷史數(shù)據(jù)離線完成，為了保證診斷的實時性3)、 4)、 5)步應(yīng)同 時進行；步驟6、判斷診斷結(jié)果，如果診斷結(jié)果有異常則報警，沒有出現(xiàn)異常則采用先進先出的 方式實時更新時間段數(shù)據(jù)組；步驟7、此種檢測為循環(huán)檢測，不斷重復步驟3 —步驟6。 本發(fā)明一種便攜式管道泄漏檢測裝置的測試過程如下如圖6所示，1、 如果輸油管道8中有緩慢泄漏或者長流水泄漏，因為壓力變化固定而無法定位泄露點 時，可以在輸油管道8中加裝便攜式管道泄漏檢測裝置9,進行逐段檢測，逐步縮短檢測距 離，直到最終尋找到泄漏點，在進行逐段檢測過程中，如果被選定的管路沒有高差小于50米， 可以直接在被選定管路中間位置加裝一臺便攜式管道泄漏檢測裝置9,采用便攜式管道泄漏 檢測裝置9的檢測方法，可以確定微小泄漏點的位置，如果被選定管路有高差，在高差較低 端先加裝一臺便攜式管道泄漏檢測裝置9，首先判斷泄露是否出現(xiàn)在這段有高差的管路線路 上2、 如果存在微小泄露的管線上，存在M型管道，因為M型管道上有高點的存在，致使 壓力信號無法遠傳，被檢測的信號每過一個高點，都會發(fā)生衰減，可以將便攜式管道泄漏檢 測裝置9可安裝在兩個M型管道的高點處，多M型可以安裝在多個高點處，加強對信號的 檢測力度；3、 對于管路上從沒有加裝固定泄漏檢測裝置，只是ii時檢測管道當中是否存在泄漏現(xiàn)象， 可以直接在管路兩端安裝便攜式管道泄漏檢測裝置9，并且在兩個便攜式管道泄漏檢測裝置9 當中再加裝一臺便攜式管道泄漏檢測裝置9，通過移動中間的便攜式管道泄漏檢測裝置9進 行管道當中的泄漏檢測，將檢測結(jié)果通過無線微波通訊11傳送到服務(wù)器10。
權(quán)利要求
1、一種便攜式管道泄漏檢測裝置檢測方法，其特征在于該檢測方法步驟如下步驟1、從壓力變送器采集瞬變壓力信號，壓力信號為1～5V電壓信號；步驟2、對檢測到的信號進行濾波，首先利用阻容濾波把大于1KHz的高頻信號濾掉，然后利用非抽樣小波濾波方法對數(shù)據(jù)進行濾波，還原信號的內(nèi)部動態(tài)；步驟3、把濾波信號以時間段分組，利用混沌理論的相空間重構(gòu)技術(shù)實時確定嵌入維和嵌入延遲；步驟4、根據(jù)管路兩端傳遞過來管路工況建立數(shù)據(jù)庫；步驟5、利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對這時間段數(shù)據(jù)進行實時故障診斷，與步驟4中所建立的數(shù)據(jù)庫進行比較，如這時間段數(shù)據(jù)不在所建立的數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)，則為異常；步驟6、判斷診斷結(jié)果，如果診斷結(jié)果有異常則報警，沒有出現(xiàn)異常則采用先進先出的方式實時更新時間段數(shù)據(jù)組；步驟7、此種檢測為循環(huán)檢測，不斷重復步驟3-步驟6。
2、 一種便攜式管道泄漏檢測裝置，該裝置包括采集模塊(1)、信號調(diào)理板(2) 、 A/D 模塊(3) 、 ARM處理器(4) 、 FLASH模塊(5)、鍵盤顯示設(shè)備(6)和CDMA模塊(7)，其 中采集模塊(1)包括壓力變送器和振動傳感器；該裝置中壓力變送器的輸出端和振動傳感器 的輸出端同時連接信號調(diào)理板(2)的輸入端；信號調(diào)理板(2)的輸出端連接到A/D模塊(3); A/D模塊(3)連接A咖處理器(4) ; FLASH模塊(5)、鍵盤顯示設(shè)備(6)的輸出端和CDMA 模塊(7)的輸出端分別連接ARM處理器(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便攜式管道泄漏檢測方法及裝置，屬于管道檢測技術(shù)領(lǐng)域，檢測方法步驟如下1.從壓力變送器采集瞬變壓力信號；2.對檢測到的信號進行濾波；3.把濾波信號以時間段分組；4.建立數(shù)據(jù)庫、5.給出最終的診斷結(jié)果；6.判斷其診斷結(jié)果；7.循環(huán)檢測。該檢測裝置包括采集模塊、信號調(diào)理板、A/D模塊、ARM處理器、CDMA模塊、FLASH模塊和鍵盤顯示設(shè)備。本發(fā)明的優(yōu)點實時監(jiān)測管道是否有泄漏發(fā)生，通過逐漸縮短檢測線路確定微小泄漏源位置；兩個采集站之間安裝管道泄漏檢測裝置加強對信號的檢測力度，靈敏檢測微小泄漏和緩變泄漏。
文檔編號F17D5/00GK101598263SQ200910012469
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者健 馮, 劉金海, 張化光, 曹建剛 申請人:東北大學